DE2030353C3

DE2030353C3 - Verfahren zum Messen der Dichte einer strömungsfähigen Substanz und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2030353C3
Application number: DE19702030353
Authority: DE
Inventors: John W. Ottawa Tanney
Original assignee: CANADIAN PATENTS AND DEVELOPMENT Ltd OTTAWA
Current assignee: CANADIAN PATENTS AND DEVELOPMENT Ltd OTTAWA
Priority date: 1969-06-20
Filing date: 1970-06-19
Publication date: 1974-09-12
Also published as: DE2030353B2; GB1319313A; DE2030353A1; JPS497506B1

Description

Dabei ist es vorteilhafterweise auf einfache Weise möglich, für einen bestimmten Dichtebereich eine Eichung des Abstandes oder eine Eichung des Zuführungsdruckes vorzunehmen.

Bei einer vorteilhaften Ausfuhr ungsform ist vorgesehen, daß zum Messen der Dichte von Gasen bei einem Abstand zwischen der Strahldüse und der Aufnehmerdüse, der gleich dem Fünffachen des minimalen Durchmessers der Strahldüse ist, für den Zuführungsdruck ein Wert zwischen 380 und 1900 mm Hg gewählt wird, wobei bevorzugt für den Zuführungsdruck 1500 mm Hg gewählt werden.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß zum Messen der Dichte von Gasen bei einem Zuführungsdruck von 1500 mm Hg für den Abstand zwischen der Strahldüse und der Aufnehmerdüse ein Wert gewählt wird, der zwischen dem Vierfachen und dem Fünfzigfachen des minimalen Durchmessers der Strahldüse liegt, wobei bevorzugt für den Abstand ein Wert gewählt wird, der zwischen dem Achtfachen und dem Zehnfachen des Durchmessers liegt.

Voiteilhafterweise wird zugleich die Dichte des Bezugsfluides gemessen, indem dieses unter Druck einer zweiten Strahldüse zugeführt, der Fluidstrahl an der Austrittsöffnung der Strahldüse in ein Volumen dieses Fluides gerichtet und durch dieses zu der Einiiittsöffnung einer zweiten Aufnehmerdüse geführt wird.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Verfahrensmaßnahme besteht darin, daß die Empfindlichkeit der Messungen erheblich gesteigert werden kann, da durch die gleichzeitige Messung der Dichte des Bezugsfiuides der relativ hohe Meßuntergrund, d. h. der Non dem Bezugsiluidslrahl, der zur Messung der Dichte der Substanz benutzt wird, ohne Beeinflussung durch diese Substanz in der Aufnehmerdüse erzeugte statische Druck, der im Vergleich zu der durchlese Substanz hervorgerufenen Druckdifferenz hoch ist, vollständig kompensiert werden kann.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Strahldüse, die mit einer Druckfluidquelle verbunden und mit ihrer Austrittsöffnung zur Eintrittsöffnung einer Aufnehmerdüse gerichtet ist, welche mit einer Druckmeßeinrichtung verbunden ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Abstand zwischen der Strahldüse und der Aufnehmerdüse einstellbar ist und daß der Raum zwischen den Düsen für die strömungsfähige Substanz, deren Dichte gemessen werden soll, frei zugänglich ist.

Vorteilhafterweise sind die Düsen mit ihren Öffnungen in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß bei dem Einsetzen der Vorrichtung in eine strömende Substanz die Messungen ohne Störung durch die Strömung ausgeführt werden können.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführuni;sform ist vorgesehen, daß die Düsen mit ihren öffnungen in einem für die strömungsfähige Substanz durchlässigen Maschengehäuse angeordnet sind, dessen Maschengröße kleiner ist als der Inneaq^' schnitt der Aufnehmerdüse. Ein Vorteil dieser Aus-

führungsform besteht darin, daß selbst in dem Fall, wenn in einer strömungsfähigen Substanz Feststoffpartikeln enthalten sind, deren Abmessungen in der Größenordnung des Innenquerschnittes der Aufnehmerdüse liegen, die Vorrichtung ohne Gefahr einer Blockierung der Aufnehmerdüse in diese Substanz eingesetzt werden kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Düsen zwischen zwei Trägerplatten angeordnet, die durch die Düsen miteinander verbunden sind, wobei bevorzugt zumindest eine Trägerplatte nach innen oder außen gebogen ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß sie einen mechanischen Schutz für die Düsen bei dem Einsetzen der Vorrichtung in eine Substanz gewährleistet.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Düsen in ein Leitungsstück eingesetzt, das als Teil einer Leitung für eine strömungsfähige Substanz vorgesehen ist. Dabei sind bevorzugt die öffnungen der Düsen in einem solchen Abstand von der Wand des Leitungsstückes angeordnet, daß sie jenseits des Grenzbereiches mit verringerter Strömungsgeschwindigkeit der Substanz liegen. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß das Leitungsstück mit den Düsen überall dort, wo eine ständige Überwachung der Dichte einer strömenden Substanz erfolgen soll, als eine Baueinheit eingesetzt werden kann.

Bei einer Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung der Dichte des Bezugsfluids mit einer Strahldüse, die mit einer Druckfiuidquelle verbunden und mit ihrer Austrittsöffnung zur Eintrittsöffnung einer Aufnehmerdüse gerichtet ist, welche mit einer Druckmeßeinrichtung verbunden ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Absland zwischen der Strahldüse und der Aufnehmerdüse einstellbar ist und daß der Raum zwischen den und um die Düsen bis auf einen Auslaß für das Bezugsfluid geschlossen ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Düsen mit ihren öffnungen in einem Gehäuse angeordnet, dessen eine Stirnseite geschlossen ist und dessen andere Stirnseite eine Öffnung aufweist. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Düsen mit ihren öffnungen in einem an beiden Stirnseiten geschlossenen Gehäuse angeordnet, das im Bereich einer Stirnwand einen Auslaß aufweist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Strahldüse ein Außengewinde und eine Teilung auf und ist die Strahldüse in eine Mikrometertrommel eingesetzt. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß der jeweils erforderliche Abstand zwischen der Strahldüse und der Aufnehmerdüse auf einfache und schnelle Weise mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt Fig. 1 eine schaubildliche Schnittansicht einer Vorrichtung zur Messung der Dichte einer strömungsfähigen Substanz mit einer Strahldüse, aus der ein Bezugsfluid austritt, und einer Aufnehmerdüsc, F i g. 2 eine graphische Darstellung des Fluiddrucks in dcT öffnung der Aufnehmerdüse der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung punktförmig über der Dichte der umgebenden Substanz aufgetragen, wobei die Strahldüse und die Aufnehmerdüse mit einem Abstand angeordnet sind, der fünfmal so groß wie der Durchmesser der Aufnehmerdüse ist.

F i g. 3 eine graphische Darstellung des Fluiddrucks in der öffnung der Aufnehmerdüse der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung punktförmig über der Dichte der umgebenden Substanz aufgetragen, wobei die Strahldüse und die Aufnehmerdüse in verschiedenen Abständen angeordnet sind,

F i g. 4 eine Seitenschnittansicht der Strahldüse und der Aufnehmerdüse in Fig. 1, die zur Messung der Dichte einer strömenden Substanz vorgesehen ίο sind,

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang Linie V-V in Fig. 4,

F i g. 6 eine Schnittansicht ähnlich der in F i g. 5 einer anderen Ausführungsform, Fig. 7 eine Ansicht ähnlich der in Fig. 4 einer anderen Ausführungsform,

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich der in Fig. 4 einer weiteren Ausführungsform,

F i g. 9 eine Ansicht ähnlich der in F i g. 4 einer ao weiteren Ausführungsform,

Fig. 10 eine Ansicht ähnlich der in Fig. 4 einer weiteren Ausfühnjngsform,

F i g. 11 eine Ansicht einer Ausführungsform, die in einem Wandglied angebracht ist, »5 F i g. 12 eine Seitenansicht der in F i g. 11 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 13 eine Seitenschnittansicht einer Strahldüse und einer Aufnehmerdüsc, die beide in einem Gehäuse angebracht sind und als Komparator in Verbindung mit der im Zusammenhang mit den F i g. 1 bis 10 beschriebenen Vorrichtung dienen,

Fig. 14 eine Ansicht ähnlich der in Fig. 13 eines anderen Komparators,

Fig. 15 eine Ansicht ähnlich der in Fig. 13 eines anderen Komparators,

Fig. 16 ein Blockschaltbild einer in den Fig. 13 bis 15 gezeigten Vorrichtung, gekoppelt mit einer in Verbindung mit den Fig. 1 bis 10 beschriebenen Vorrichtung,
F i g. 17 ein anderes Blockschaltbild und

F i g. 18 eine einstellbare Vorrichtung zur Messung der Dichte einer fließfähigen Substanz.

Nach F i g. 1 umfaßt eine Dichtemeßvorrichtung eine Strahldüse 1, eine Aufnehmerdüse 2, eine Druck luftquelle 3 und ein Manometer 4, das mit der Aufnehmerdüse verbunden ist und Änderungen des Druckes P der von der Strahldüse 1 austretenden und in die öffnung der Aufnehmerdüse 2 eintretenden Luft anzeigt.

Im Betrieb wird die Vorrichtung nach F i g. 1 angeordnet, wobei die Strahldüse 1 und die Aufnehmerdüse 2 in einer strömungsfähigen Substanz angeordnet werden, deren Dichte gemessen werden soll und die im vorliegenden Fall ein Gas ist. Die Strahldüse 1 und die Aufnehmerdüse 2 sind mil einem Abstand .v voneinander angeordnet, der fünfmal so groß ist wie der minimale Durchmesser dei Öffnung der Strahldüse 1, der in diesem Fall der Wert d aufweist. Ein Luftstrahl wird von der Strahldüse 1 zu der Aufnehmerdüsc 2 gerichtet.

Wenn die Vorrichtung in der obigen Weise arbeitet, hängt der von dem Manometer 4 angezeigt« Druck P von der Dichte des die Vorrichtung um gebenden Gases ab; somit kann die Dichte des Gase; aus dieser Mischung bestimmt werden.

Ein Grund für die Änderung des Druckes P ir Abhängigkeit von der Dichte des umgcbendei Gases kann darin bestehen, daß die Strahldüse 1

(ο

iinen unvcrmischtcn Luftkcgel erzeugt, der sicli von der Strahldüse I bis zur Kegelspitze erstreckt, und daß der Abstand zur Kegelspilzc von der Dichte des umgebenden Gases abhängig ist.

Somit wird dann, wenn das umgebende Gas die gleiche Dichte wie die aus der Düse 1 austretende Luft aufweist, die Kegclspitzc in der Größenordnung von fünfmal dem Durchmesser d der Strahldüse 1 liegen, d. h. bis zur Öffnung der Aufnehmerdüse 2 reichen. Eine in dieser Weise angeordnete Vorrichtung wurde mit Gasen verschiedener Dichte umgeben und in Verbindung mit jedem Gas bei verschiedenen Drücken der Druckluftquellc 3 getestet. Bei diesen Tests wurde ein Manometer 4 verwendet, dessen maximale Anzeige bei etwa 2000 mm Quecksilber lag.

Die Testergebnisse sind in F i g. 2 dargestellt, in der die Abszisse die Dichte des umgebenden Gases in lbs'cu.ft. (g/cm^a.r27,68) und die Ordinate den Druck P in mm Quecksilber in Zollcinheitcn angibt.

Der Druck der Druckluftquellc 3 betrug für die Mcßergebnissc 5 380 mm Quecksilber, für die Mcßergebnissc 6 760 mm Hg, für die Meßcrgebnissc 7 1140 mm Hg, für die Meßergcbnissc 8 1520 mm Hg und für die Mcßcrgebnissc 9 1900 mm Hg. Die mil O bezeichneten Meßwerte geben die Messung der Dichte von Helium als umgebendes Gas, die mit [ ] bezeichneten Meßwerte die Messung der Dichte von Luft als umgebendes Gas und die mit einem / bezeichneten Meßwerte die Messung der Dichte von Monochlordilluormethan als umgebendes Gas an.

Die F.rgcbnisse dieser Tests zeigen, daß bei der verwendeten Vorrichtung ein Druck in der Größenordnung von 1500 mm Hg der Druckquelle 3 der optimale Wert für einen Abstand χ von der Strahldüse 1 zur Aufnehmerdüse 2 ist, der fünfmal so groß wie der Durchmesser d ist. Der Grund hierfür ist, daß bei einem Druck der zugeführten Luft in der Größenordnung von 1 5(K) mm Hg die maximale Druckänderung /' in der Aufnehmerdüse 2 erhallen wird für einen gegebenen Bereich von Dichtcwcrlcn von Gasen, die die Vorrichtung umgeben, und somit die Empfindlichkeit der Vorrichtung am größten ist.

Die Tests wurden mit einem bei 1500 mm Hg gehaltenen Druck der Druckluftquclle unter Verwendung der gleichen Gase fortgesetzt, wobei jedoch der Abstand .v zwischen der Strahldüse I und der Aufnehmerdüse 2 auf verschiedene Werte eingestellt wurde.

Die F.rgebnissc dieser Tests sind in F i g. 3 gezeigt, in der der Druck /' über der Dichte des umgebenden Gases in der gleichen Weise wie in F ig. 2 punktförmig aufgetragen ist. Die in Fig. 3 angegebenen Meßcriiebnisse wurden bei der Kurve 10 mit ν 10.35 </, bei der Kurve 11 mit λ ¹UOJ. bei der Kurve 12 mit χ Κ,22ί/. bei der Kurve 13 mit x 7.15</. bei der Kurve 14 mit .v fi,OR,/, bei der Kurve 15 mit .v 5,00 d und bei der Kurve 16 mit χ 3.9? (I erhallen. In der Kurve 15 sind mit
die Mcßcrgebnissc für Argon, mit Δ die Meßergebnissc für Kohlendioxid und mit die Meßergcbnissc für Dichlordilluormethan bezeichnet.

Aus den in Fig. 3 gezeigten Ergebnissen folgt, daß bei der verwendeten Vorrichtung mit einem Abstand χ zwischen der Strahldüse 1 und der Aufnehmcrdüse 2 von acht- bis zehnmal dem Duichmesser </ der Strahldüse 1 die maximale Empfindlichkeit bei einem Druck von 1500 mm Hg für die zugeführtc Luft erreicht wird. Jedoch kann in Abhängigkeit von der verwendeten Vorrichtung der Abstand λ" bis zu 30- oder selbst 50mal so groß wie der Durchmesser d sein und verwertbare Ergebnisse liefern.

Wenn, wie oben beschrieben, die Vorrichtung mit einem Abstand χ von der Strahldüse 1 zu der Aufnehmerdüse 2 gleich 8,22 d benutzt wird, beträgt die Empfindlichkeit der Vorrichtung näherungsweise 80 · 10^:l mm Hg/g/cm³ bei einer Gasdichte des umgebenden Gases von 1,6 · 10"* g/cm⁸, 16 · 10³ mm Hg/ g/cm·"¹ bei einer Gasdichte von 8 · lO^g/cm* und 8 ■ 10^:1 mm Hg/g/cm³ bei einer Gasdichte von 16-10 ' g/cm·¹.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Vorrichtung ähnlich der in F i g. 1 gezeigt, und gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Nach den F i g. 4 und 5 ist die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung zur Messung der Dichte einer strömungsfähigen Substanz, in deren Strom die Vorrichtung angeordnet werden soll, angepaßt. Die Strahldüse 1 und die Abnehmerdüse 2 sind, damit die Messungen der Vorrichtung nicht durch die Strömung der Substanz geändert werden, in einem zylindrischen Gehäuse 18 angeordnet. Das zylindrische Gehäuse 18 ist durch eine Stütze 19 an der Aufnehmerdüse 2 angebracht gezeigt. Das zylindrische Gehäuse 18 kann auch in ähnlicher Weise an der Strahldüse 1 angebracht werden, und es kann aus Gründen der Festigkeit in ähnlicher Weise sowohl an der Strahldüse 1 als auch an der Aufnehmerdiise 2 angebracht sein.

Nach F i g. b ist das zylindrische Gehäuse 18 an der Aufnehnicrdüsc 2 mit zwei Tragstützen 20 und 211 befestigt, um das Gehäuse 18 an der Aufnehmerdüse 2 sicher zu befestigen. Das zylindrische Gehäuse 18 kann an der Strahldüse 1 in gleicher Weise angebracht sein. Gcwünschtenfalls kann jede Zahl von Stützen 20 und 21 zur Befestigung des Gehäuses 18 an seiner Stelle verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie nicht die Strömung der Substanz verhindern.

Nach F i g. 7 sind die Strahldüse 1 und die Aufnehmerdüse 2 in einem für eine fließfähige Substanz durchlässigen Gehäuse in der Form eines Maschengehäuses 21 angeordnet. Das Gehäuse 21 wird an einem Ende durch ein Geflecht getragen.

Gcwünschtenfalls kann das Gehäuse 21 von der Aufnehmerdüse 2 durch ein weiteres nicht gezeigtes Geflecht an dem anderen F.ndc des Gehäuses 21 getragen werden. Bei anderen Ausführungsformen wird das Gehäuse 21 von der Strahldüse 1 und/oder der Aufnehmerdüse 2 durch Stützen getragen, die ähnlich den in Fig. 6 gezeigten sind.

D;is Gehäuse 21 dient einem ähnlichen Zweck wie das Gehäuse 18 in Fig. 4; es gewährt jedoch e neu größeren Zugang für die Substanz zu dem Kaum /wischen der Strahldüse 1 und der Aufnchmcrdüse 2. Das Gehäuse 21 verhindert auch, wenn es rin einem oder an beiden Enden durch ein Geflecht geschlossen ist, den Durchgang jeglicher Partikeln der Substanz, deren Dichte gemessen werden soll, mit einer solchen Größe, die der Inncnquerschnittsabmessung der Aufnehmerdüse 2 nahekommt, zu der "uifnchmerdüse 2. Mit anderen Worten, das Gehäuse 21 verhindert den Durchgang von Partikeln /u der Aufnehmerdüse 2. die die Aufnehmerdüse 2

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blockieren wurden. Das Gehäuse ist insbesondere von Vorteil, wenn die Substanz, deren Dichte gemessen werden soll, feste Partikeln enthält.

Die Strahldüse 22 und die Aufnchmerdüsc 23 in F i g. 8 arbeiten beide in einer ähnlichen Weise wie die Strahldüse 1 und die Aufnehmerdüse 2 nach Fig. I. Die Strahldüse 22 und die Aufnehmerdüse 23 sind zwischen zwei nach innen gebogenen Trägerplatten 24 und 25 angeordnet. Die Platten 24 und 25 erstrecken sich über die Strahldüse 22 und die Aufnehmerdüse 23 hinaus und sind miteinander durch diese verbunden. Die Platten 24 und 25 gewährleisten einen besseren mechanischen Schutz für die Strahldüse 22 und die Aufnehmerdüse 23 als ebene Platten, jedoch in anderen Ausführungsfoivnen kann eine oder können beide der Platten 24 und 25 eben sein; es braucht aber auch nur eines der beiden Teile, die Strahldüse 22 oder die Aufnehmerdüse 23, zwischen den Platten 24 und 25 angebracht zu sein. In anderen Ausführungsformen können die Platten 24 und 25 in einer Querrichtung zu dem Strahl von der Strahldüse 22 gebogen sein.

Nach F i g. 9 sind die Strahldüse 22 und die Aufnehmerdüse 23 zwischen zwei nach außen gebogenen Platten 24 a und 25β angeordnet. Die Platten 24 ο und 25 a erstrecken sich über die Strahldüse 22 und die Aufnehmerdüse 23 hinaus und sind miteinander durch diese verbunden. Wie bei der in Verbindung mit F i g. 8 beschriebenen Ausführungsform gewährleisten die gebogenen Platten 24 λ und 25« einen besseren Schutz für die Strahldüse 22 und die Aufnehmerdüse 23 als ebene Platten, jedoch in anderen Ausführungsformen kann eine der Platten 24η und 25a eben sein; es braucht aber auch nur eines der beiden Teile, die Strahldüse 22 oder die Aufnchmcrdüse 23, zwischen den Platten 24 a und 25 a angebracht zu sein.

Nach Fig. 10 sind die Strahldüse 22 und die Aufnehmerdüse 23 zwischen zwei Platten 24 ft und 25 ft angeordnet, die in der gleichen Richtung gekrümmt sind. Die Platten 24 ft und 25 ft erstrecken sich über die Strahldüse 22 und die Aufnehmerdüse 23 hinaus und sind nur durch diese miteinander verbunden. Die gekrümmten Platten 24 ft und 25 ft gewährleisten einen besseren mechanischen Schutz für die Strahldüse 22 und die Aufnchmerdüsc 23 als ebene Platten. In anderen Ausführungsformen ist nur eines der beiden Teile, die Strahldüse 22 oder die Aufnehmerdüse 23, zwischen den Platten 24 ft und 25 ft angebracht.

Die Strahldüse und die Aufnehmerdüsc irgendeiner der obengenannten Ausführungsformen brauchen keine Durchgänge mit kreisförmigem Querschnitt aufzuweisen; jedoch könnte eine andere Form die Charakteristiken der Vorrichtung beeinträchtigen, und das Manometer müßte in Einheiten der Dichte des zu messenden Gases in Anpassung an diese Charakteristiken eingeteilt werden.

Nach den Fig. 11 und 12 sind eine Strahldüse 26 und eine Aufnchmcrdüse 27 in einer gebogenen Platte 28 angebracht, die einen Teil eines nicht gezeigten Durchgangs für eine fließfähige Substanz bilden kann, !toi dieser Vorrichtung müssen ebenso die Charakteristiken der Vorrichtung in Betracht gezogen werden, jedoch zeigt diese Ausführungsform. wie die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Leitung oder Wandung, die eine fließfähige Substanz begrenzt, eingebaut sein kann.

Die Strahldüse 26 und die Aufnchmerdüsc 27 sind mit öffnungen gezeigt, die gewünschtcnfalls einen länglichen Querschnitt aufweisen können. Die öffnungen der Strahldüse 26 und der Aufnehmerdüse 27 können ebenso von der Platte 28 auf Abstand angeordnet sein; dies kann erwünscht sein, wenn die Platte 28 einen Teil der Wand eines Dt.ic'.igangs für eine !ließfähige Substanz bildet, da diese öffnungen dann in dem Durchgang an einer Stelle jenseits des

ίο Grenzbereiches der Substanz mit verringerter Flicßgcschwindigkcit in der Nähe der den Durchgang begrenzenden Wand angeordnet sein können. Die Platte 28 kann gewünschtcntalls auch eben sein.

Nach Fig 13 ist ein Komparator mit einer Strahldüse 29 und einer Aufnehmerdüse 30 gezeigt, die in einem Gehäuse 31 angebracht sind. Das Gehäuse 31 ist an einem Ende durch eine Stirnwand 32 geschlossen. Der Komparator mißt die Dichte des von der Strahldüse 29 austretenden Fluids; er ist für eine

ao Verwendung in Verbindung mit irgendeiner der an Hand der F i g. 1 bis 12 beschriebenen Ausführungsformen gedacht. Das offene Ende des Gehäuses 31 bildet einen Austritt für das Fluid von der Strahldüse 29. Durch Vergleichen des Druckes in der Aufnchmerdüse 30 mit dem Druck in den Aufnehmerdüsen, die in den obigen Ausführungsformen gezeigt sind, können Änderungen in der Zuführung des Fluids zu der Strahldüse 29 beachtet werden. Der Komparator kann in der gleichen Substanz wie die die Dichte der Substanz messende Vorrichtung angeordnet sein, in Verbindung mit der er eine Referenzeinrichtung bildet. Alternativ kann er in einer anderen Substanz angeordnet sein, die von der Substanz getrennt ist, deren Dichte gemessen werden

soll.

Der Komparator kann eine Anzahl von Formen aufweisen, wie die in Fig. 14 gezeigte Form, wo die Aufnehmerdüsc 30 in einer Stirnwand 33 angebracht ist, die mit Abstand von dem Gehäuse 31 angeordnet

ist, um einen Auslaß 34 für die Substanz vorzusehen.

Der in Fig. 15 gezeigte Komparator weist eine Strahldüse 35 und eine Aufnchmerdüsc 36 auf, die in einem Gehäuse 37 angebracht sind, das einen Auslaß 38 aufweist.

In Fig. 16 sind eine Quelle 39 für eine fließfähige Substanz, eine Vorrichtung 40 zur Messung der Dichte, ein Komparator 41 und eine Einrichtung 42 zur Messung, Anzeige oder Aufzeichnung des

Druckes gezeigt. Die Quelle 39 kann eine Pumpe, ein Kompressor, eine Gasflasche oder ircendcint andere Quelle für eine fließfähige Substanz untc! Druck sein und einen nicht gezeigten Druckrcglci oder eine Strömungssteuerung aufweisen. Vorzugs-

weise wird ein nicht gezeigtes Filter verwendet, urr das von der Quelle 39 kommende Fluid zu filtern Die Vorrichtung 40 kann irgendeiner der in Verbin dung mit den F i g. 1 bis 12 beschriebenen Typer und der Komparator 41 irgendeiner der in Vcrbin dung mit den Fig. Π bis 15 beschriebenen Typer sein. Die Strahldüsen der Vorrichtung 40 und de; Komparator 41 sind mit der Quelle 39 verbunden Die Aufnehmerdüse der Vorrichtung 40 und de: Komparators 41 sind mit der Einrichtung 42 vcr

bundcn, die eine Druckrncßcinrichtung, ein Mano meter, cine Aufzcichnungs-, Umformer-, Druck übertrager- oder irgendeine andere Einrichtung seil kann, die einen Druck empfangen und ein diesen

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entsprechendes ausnutzbares Ausgangssignal crzcu- einen Bundring 58 auf der Strahldüse 51 gehalten,

gen kann. Die Stütze 57 weist einen Keil 59 auf, um die Strahl-

Im Beirieb ist die Vorrichtung in der dargestellten düse 51 gleitend zu lagern, jedoch eine Drehung der

Weise angeordnet, wobei die Vorrichtung 40 und Strahldüse 51 zu verhindern. Das rückwärtige Ende

der Komparator 41 in der Strahldüse angeordnet 5 der Strahldüse 51 ist durch ein flexibles Rohr 60 mit

sind, deren Dichte gemessen werden soll. Die Quelle einer Druckquellc verbunden. Die Aufnehmerdüse

39 liefert die Sirahldüse unter Druck zu den Strahl- 52 wird in einer festen Position von einer Stütze 61

düsen der Vorrichtung 40 und des Komparators 41. getragen.

Die Drücke in den Aufnehmerdüsen der Vorrich- Im Betrieb arbeiten die Strahldüse 51 und die

tung40 und des Komparators 41 werden durch die io Aufnehmerdüse 52 in der gleichen Weise wie die

Einrichtung 42 angezeigt oder aufgezeichnet, von oben beschriebenen Ausführungsformen. Bei dieser

der die Dichte der zu messenden Substanz ge- Ausführungsform erfolgt das Einstellen des Ab-

wünschtcnfalls als eine direkte Mcßwertablesung ab- Standes χ zwischen der Strahldüse 51 und der Auf-

gcleitet wird. nchmerdüse 52 in leichter Weise, indem die Mikro-

Wo der Druck der Strahldüse, deren Dichte gc- 15 metertrommel 56 auf den gewünschten Einstellwert messen werden soll, sich voraussichtlich ändert, gedreht wird. Auf diese Weise kann die Vorrichtung kann es erwünscht sein, daß das Volumen oder der zur Anpassung an irgendeine Änderung der Arbeits-Druck der in der Strahldüse der Dichtemeßvorrich- bedingungen der Vorrichtung eingestellt werdcr».
tung geführten Strahldüse entsprechend eingestellt Ein weiterer Vorteil der in F i g. 18 gezeigten Vorwerden kann. ^ao richtung besteht darin, daß der Bereich der Ab-

In Fig. 17 ist eine Anordnung mit einer Quelle stände für .v den maximalen Wert von 50mal der 44, einer Druckverhältnis- oder Druckdifferenz- maximalen Strecke quer über die öffnung der Strahl-Steuereinrichtung 46, einer Dichtemeßeinrichtung 47, düse 51 überschreiten kann, so daß die Vorrichtung einem Komparator 48 und einer Druckmeß-, zur Messung der Geschwindigkeit der Substanz, -anzeige oder Aufzeichnungs-Einrichtung 49 ge- 35 wenn sie strömt, ebenso wie zur Messung von deren zeigt. Dichte verwendet werden kann.

Die Anordnung ist in der dargestellten Weise auf- Wenn ein Komparator in Verbindung mit der in

gebaut, wobei die Vorrichtung47 und der Kompa- Fig. 18 gezeigten Vorrichtung verwendet werden

ralor 48 in einer Substanz 50 angeordnet sind, deren soll, dann sollte der Komparator ebenso die Mög-

Dichte gemessen werden soll. Die Anordnung ar- 30 lichkeit aufweisen, daß er in der gleichen Weise wie

beitel in der gleichen Weise wie die in Fig. 16 gc- die Strahldüse 51 und die Aufnehmerdüse 52 ein-

zcigtc Anordnung mit der Ausnahme, daß die gestellt werden kann.

Steuereinrichtung eine konstante Differenz oder ein Jede der in Verbindung mit den Fig. 1 bis 18 konstantes absolutes Druckverhältnis zwischen dem gezeigten Ausführungsformen kann zur Messung der Druck des zu den Strahldüsen der Vorrichtung 47 35 Dichte einer stationären oder einer in irgendeiner und des Komparators 48 gelieferten Fluids und dem Richtung relativ zu der Strahldüse und der Auf-Druck der Strahldüse 50 aufrechterhält. Ob die nehmerdüse strömenden Strahldüse verwendet Steuereinrichtung 46 eine konstante Differenz oder werden.

ein konstantes absolutes Druckverhältnis aufrecht- Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist geeignet

erhält, hängt von den erforderlichen Charakteristiken 40 zur Messung der Dichte von Flüssigkeiten oder von

ab. fließfähigen Mischungen, die Gase und/oder Flüssig-

In Fig. 18 sind eine Strahldüse 51 und eine Auf- keitcn umfassen, und ebenso zur Messung der Dichte

nchmerdüse 52 gezeigt Die Strahldüse 51 weist solcher Strahldüsen, wenn sie Feststoffpartikeln ent-

einen mit Gewinde versehenen Außenteil 53 auf, halten. Folglich umfaßt der verwendete Begriff fließ-

wobei ein Teil 54 des Düsenaußentcils hinter dem 45 fähige Substanz ein Gas, eine Flüssigkeit, Mischun-

Gewinde ausgenommen und mit einer Teilung ver- gen von Gasen, Mischungen von Flüssigkeiten

sehen ist. Die Strahldüse 51 weist eine Keilnut 55 Mischungen von einem oder mehreren Gasen mi

auf und ist in eine Mikrometcrtrommel 56 gc- einer oder mehreren Flüssigkeiten und Mischunger

schraubt. Die Mikrometcrtrommel 56 ist in einer von einer oder mehreren der obigen Strahldüser

Stütze 57 drehbar angebracht und wird darin durch 50 mit Feststoffpartikeln.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen der Dichte einer strömungsfähigen Substanz, bei dem ein Bezugsfluid unter Druck einer Strahldüse zugeführt, der aus der Strahldüse austretende Fluidstrahl auf die Eintrittsöffnung einer Aufnehmerdüse gerichtet und der in der Aufnehmerdüse erzeugte statische Druck gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungsdruck auf einen vorgegebenen konstanten Wen eingestellt wird, daß die Düsen (1, 2; 22, 23; 26, 27; 51, 52) in einem vorbestimmten Abstand in Abhängigkeit von dem Dichtebereich der zu messenden Substanz angeordnet werden und daß der Fluidstrahl an der Austrittsöffnung der Sirahldüse (1; 22; 26; 51) in die zu messende Substanz gerichtet und durch diese zur Eintrittsöffnung der Aufnehmerdüse (2; 23; 27; 52) geführt wird.

2. Verfahren zum Messen der Dichte einer strömungsfähigen Substanz, bei dem ein Bezugsfluid unter Druck einer Strahldüse zugeführt, der aus der Strahldüse austretende Fluidstrahl auf die Eintrittsöffnung einer Aufnehmerdüse gerichtet und der in der Aufnehmerdüse erzeugte statische Druck gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1, 2; 22, 23; 26, 27; 51, 52) in einem vorgegebenen konstanten Abstand angeordnet werden, daß der Zuführungsdruck auf einen vorbestimmten, von dem Dichtebereich der zu messenden Substanz abhängigen Wert eingestellt wird und daß der Fluidstrahl an der Austrittsöffnung der Strahldüse (1; 221; 26; 51) in die zu messende Substanz gerichtet und durch diese zur Eintrittsöffnung der Aufnehmerdüse (2; 23; 27; 52) geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Dichte von Gasen bei einem Abstand (x) zwischen der Strahldüse (1; 22; 26; 51) und der Aufnehmerdüse (2; 23; 27; 52), der gleich dem Fünffachen des minimalen Durchmessers (d) der Strahldüse ist, für den Zuführungsdruck ein Wert zwischen 380 und 1900 mm Hg gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Zuführungsdruck 1500 mm Hg gewählt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Dichte! von Gasen bei einem Zuführungsdruck von 1500 mm Hg für den Abstand (x) zwischen der Strahldüse (1; 22; 26; 51) und der Aufnehmerdüse (1; 23; 27; 52) ein Wert gewählt wird, der zwischen dem Vierfachen und dem Fünfzigfachen des minimalen Durchmessers (d) der Strahldüse Hegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurcli gekennzeichnet, daß für den Abstand (x) ein Wert gewählt wird, der zwischen dem Achtfachen und dem Zehnfachen des Durchmessers (d) liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich die Dichte des Bezugsfluids gemessen wird, indem dieses unter Druck einer zweiten Strahldüse (29; 35) zugeführt, der Fluidstrahl an der Ausirittsöffnung der Strahldüse in ein Volumen dieses Fluids gerichtet und durch dieses zu der Eintrittsöffnung einer zweiten Aufnehmerdüse (30; 36) geführt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Strahldüse, die mit einer Druckfluidquelle verbunden und mit ihrer Austrittsöffnung zur Eintrittsöffnung einer Aufnehmerdüse gerichtet ist, welche mit einer Druckmeßeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (jc) zwischen der Strahldüse (I; 22; 26; 51) und der Aufnehmerdüse (2; 23; 27; 52) einstellbar ist und daß der Raum zwischen den Düsen für die strömungsfähige Substanz, deren Dichte gemessen werden soll, frei zugänglich ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1, 2) mit ihren öffnungen in einem zylindrischen Gehäuse (18) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1, 2) mit ihren öffnungen in einem für die strömungsfähige Substanz durchlässigen Maschengehäuse (21) angeordnet sind, dessen Maschengröße kleiner ist als der Innenquerschnitt der Aufnehmerdüse.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (22, 23) zwischen zwei Trägerplatten (24, 25; 24a, 25a; 24b, 25b) angeordnet sind, die durch die Düsen (22, 23) miteinander verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Trägerplatte (24, 25; 24 a, 25a; 246, 2Sb) nach innen oder außen gebogen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (26, 27) in ein Leitungsstück (28) eingesetzt sind, das als Teil einer Leitung für eine strömungsfähige Substanz vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen der Düsen (26, 27) in einem solchen Abstand von der Wand des Leitungsstückes (28) angeordnet sind, daß sie jenseits des Grenzbereiches mit verringerter Stromungsgeschwindigkeit der Substanz liegen.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 mit einer Strahldüse, die mit einer Druckfluidquelle verbunden und mit ihr^r Austriltsöffnung zur Fintrittsöffnung einer Aufnehmerdüse gerichtet ist, welche mit einer Druckmeßeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (jc) zwischen der Strahldüse (29; 35) und der Aufnehmerdüse (30; 36) einstellbar ist und daß der Raum zwischen den und um die Düsen (29, 30; 35, 36) bis auf einen Auslaß für das Bezugsfluid geschlossen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (2S, 30; 35, 36) mit ihren öffnungen in einem Gehäuse (31) angeordnet sind, dessen eine Stirnseite (32) geschlossen ist und dessen andere Stirnseite eine öffnung (38) aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (29, 30) mit ihren Öffnungen in einem an beiden Stirnseiten geschlossenen Gehäuse (31) angeordnet ist, das im Bereich einer Stirnwand (33) einen Auslaß (34) aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8

bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüse (51) ein Außengewinde (53) und eine Teilung (54) aufweist und in eine Mikrometertrommel (56) eingesetzt ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum M-ssen der Dichte einer strömungsfähigen Substanz, bei dem ein BezugsSuid unter Druck einer Strahldüse zugeführt, der aus der Strahldüse austretende Fluidstrahl auf die Eintrittsöffnung einer Aufnehmerdüse gerichtet und der in der Aufnehmerdüse erzeugte statische Druck gemessen wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Strahldüse, die mit eine« DruckRuidquelle verbunden und mit ihrer Austrittso.Tnung zur Eintrittsöffnung einer Aufnehmerdüse gerichtet ist, welche mi. einer Druckmeßeinrichtung verbunden ist.

Bei einer bekannten Verrichtung dieser Art (Patentschrift Nr. 6399 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin) sind zwei Düsenpaare vorgesehen, von denen jedes Paar vollständig von dem anderen getrennt in einer eigenen Kammer angeordnet ist. Das Vergleichsmedium und das zu messende Medium müssen bei dieser bekannten Vorrichtung sauber voneinander getrennt gehalten werden, und die Düsenpaare müssen beide genau übereinstimmende Abmessungen und Abstände aufweisen, und im Betrieb der Vorrichtung muß dafür Sorge getragen werden, daß gleiche Mengen von dem Vergleichsmedium und dem zu messenden Medium mit der gleichen Geschwindigkeit durch die Düsen ausgestoßen werden. Dies hat zur Folge, daß das zu messende Medium der Meßvorrichtung unter Druck zugeführt werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Gattung, mit dem mit weniger Aufwand auf einfachere Weise die Dichte der stromungsfähigen Substanz unabhängig von der Umgebung selbst inmitten der Substanz gemessen werden kann, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Gattung.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Zuführungsdruck auf einen vorgegebenen konstanten Wert eingestellt wird, daß die Düsen in einem vorbestimmten Abstand in Abhängigkeit von dem Dichtebereich der zu messenden Substanz angeordnet werden und daß der Fluidstrahl an der Austrittsöffnung der Strahldüse in die zu messende Substanz gerichtet und durch diese zur Eintrittsöffnung der Aufnehmerdüse geführt wird, während gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe vorgesehen ist, daß die Düsen in einem vo. gegebenen konstanten Abstand angeordnet werden, daß der Zuführungsdruck auf einen vorbestimmten, von dem Dichte- bereich der zu messenden Substanz abhängigen Wert eingestellt wird und daß der Fluidstrahl an der Austrittsöffnung der Strahldüse in die zu messende Substanz gerichtet und durch diese zur Eintrittsöffnung der Aufnehmerdüse geführt wird.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Dichte einer stromungsfähigen Substanz unter Verwendung von nur einer Strahldüse und einer Aufnehmerdüse in der- Substanz selber, sogar wenn diese strömt, gemessen werden kann und diese Messung auf einfache Weise ausgeführt werden kann, da eine direkte Beziehung zwischen dem gemessenen Druck und der Dichte der zu messenden Substanz besteht.